本發(fā)明涉及實(shí)驗(yàn)儀，特別涉及一種新型三維可調(diào)式定量驗(yàn)證錐體上滾條件實(shí)驗(yàn)儀。

背景技術(shù)：

錐體上滾實(shí)驗(yàn)儀是大、中學(xué)校用來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的一種演示性實(shí)驗(yàn)儀器。資料顯示，全國大、中學(xué)校物理實(shí)驗(yàn)室的錐體上軌實(shí)驗(yàn)儀遍布采用底座上固定兩個(gè)關(guān)于中心線為對(duì)稱的固定軌道，采用一個(gè)固定尺寸的雙圓錐體只能做演示性實(shí)驗(yàn)。這種演示僅滿足錐體上滾條件無數(shù)種狀態(tài)的某一種狀態(tài)。該裝置只能通過演示雙圓錐體上軌過程讓學(xué)生觀察，盡管也是通過雙圓錐體重心由高到低變化，從錐體上滾所產(chǎn)生的視角效果來演示重力做功，使之重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。但是，基于培養(yǎng)學(xué)生能力角度遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，很難從實(shí)驗(yàn)原理和雙錐體上滾運(yùn)動(dòng)機(jī)理方面從更高、更深層次上理解錐體上滾的本質(zhì)和內(nèi)涵，更無法讓學(xué)生通過動(dòng)手設(shè)計(jì)來完成該實(shí)驗(yàn)。為此，申請(qǐng)者于2012年1月18日申請(qǐng)到專利號(hào)為zl201120221352.1的“三維可調(diào)式錐體上滾設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)儀”實(shí)用新型專利，在雙軌道對(duì)稱轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，采用了球體機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)形式來改變兩軌道平面傾角，由于這種球體結(jié)構(gòu)制造工藝相對(duì)麻煩，造價(jià)也相對(duì)較高，又于2013年3月20日申請(qǐng)到專利號(hào)為zl201220433596.0的“模塊化全方位可調(diào)式定量驗(yàn)證錐體上滾條件實(shí)驗(yàn)儀”實(shí)用新型專利，但是，由于這種設(shè)計(jì)方法又給豎直軸降低高度的準(zhǔn)確測量帶來了困難，精度不高，誤差也偏大?；诖?，前段時(shí)間本人又發(fā)明了“豎直抽拉式三維調(diào)節(jié)定量驗(yàn)證錐體上滾條件實(shí)驗(yàn)儀”，該儀器的設(shè)計(jì)方案是通過測量相關(guān)距離參數(shù)來計(jì)算與tanα驗(yàn)證錐體上滾實(shí)驗(yàn)條件，其缺陷在于測量距離時(shí)始末位置難以準(zhǔn)確確定，存在一定誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)合理，測量精度高的新型三維可調(diào)式定量驗(yàn)證錐體上滾條件實(shí)驗(yàn)儀。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。這種新型三維可調(diào)式定量驗(yàn)證錐體上滾條件實(shí)驗(yàn)儀，包括底座、中心線、支撐腿、軌道末端支撐桿腳移動(dòng)滑槽、軌道末端右支撐桿腳、軌道末端左支撐桿腳、右軌道、左軌道、左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸和左右軌道始端轉(zhuǎn)動(dòng)軸套；在底座左端設(shè)置有支撐腿，在支撐腿上端設(shè)置有左右軌道始端豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸套，左右軌道始端豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸套右端與主尺盤架相連，主尺盤架外圍設(shè)置有主尺盤，在左右軌道始端豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸套內(nèi)套設(shè)左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸，左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸可以在左右軌道始端豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸套內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸右端連接游標(biāo)尺盤，在游標(biāo)尺盤外圍邊緣相隔180°兩端，分別固定有左游標(biāo)尺和右游標(biāo)尺，左游標(biāo)尺和右游標(biāo)尺與主尺盤架上的主尺盤的內(nèi)側(cè)在同一個(gè)平面內(nèi)相吻合；右軌道的右端設(shè)置有右支撐桿腳，左軌道的左端設(shè)置有左支撐桿腳，右支撐腿腳和左支撐腿腳可分別在底座關(guān)于中心線為對(duì)稱沿滑道向右左兩邊對(duì)稱滑動(dòng)，右軌道和左軌道對(duì)稱張開，右軌道可圍繞左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的右軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸水平轉(zhuǎn)動(dòng)，左軌道可圍繞左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的左軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸水平轉(zhuǎn)動(dòng)，右軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸與左軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸關(guān)于左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸中心為對(duì)稱；右支撐腿和左支撐腿分別設(shè)置在軌道末端支撐桿腳移動(dòng)滑槽中，在軌道末端支撐桿腳移動(dòng)滑槽的內(nèi)緣設(shè)置有用來度量左軌道與右軌道張開角度的支撐腿滑槽指示角度刻度線。

作為優(yōu)選：所述支撐腿包括始端固定支撐腿，在始端固定支撐腿上端螺套一始端移動(dòng)支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋，在始端移動(dòng)支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋上端支撐一始端移動(dòng)支撐桿轉(zhuǎn)腳，始端移動(dòng)支撐桿轉(zhuǎn)腳支撐著始端移動(dòng)支撐桿，在始端移動(dòng)支撐桿上端設(shè)置有左右軌道始端豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸套。

作為優(yōu)選：在右支撐腿和左支撐腿的支腿腳處分別設(shè)置有右支撐腿腳固定螺絲和左支撐腿腳固定螺絲，右支撐腿和左支撐腿上端分別設(shè)置有右支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋和左支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋。

作為優(yōu)選：在右軌道末端移動(dòng)空心支撐桿和左軌道末端移動(dòng)空心支撐桿上端分別設(shè)置有右軌道方位螺旋和左軌道方位螺旋，在右軌道方位螺旋和左軌道方位螺旋頂端分別設(shè)置有右軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸和左軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，右軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸和左軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸可分別沿右軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸滑槽和左軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸滑槽滑動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。

作為優(yōu)選:右軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸與左軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸間距為2cm。

本發(fā)明的有益效果是：

1、設(shè)計(jì)了多個(gè)模塊，可由學(xué)生自行組裝、拆卸和便于調(diào)節(jié)，有利于學(xué)生全方位動(dòng)手、操作，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力；

2、左右軌道末端支撐腿采用了沿圓周軌道移動(dòng)，直接可以讀取左右軌道之間夾角γ，精度可達(dá)15′；

3、采用主、副尺(游標(biāo)尺)配合讀數(shù)方法，獲得左右軌道平面傾角，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)主、副尺配合讀數(shù)方法，以及高精度測量角度的設(shè)計(jì)方法，使之測量精度可達(dá)到1′；

4、該實(shí)驗(yàn)儀器通過采用三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸協(xié)同轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了三維調(diào)節(jié)方法，即改變左右軌道角度的右左軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸，以及與其配合的方位螺旋；改變左右軌道平面傾角的豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，以及其在豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸滑槽中移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)；為保證右左軌道始端移動(dòng)支撐桿豎直方向的上下移動(dòng)，以及左右軌道平面傾角的改變，而設(shè)置了右左軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸；

5、不僅可以通過左右軌道始端上下調(diào)節(jié)螺旋降低軌道始端高度，來改變左右軌道共同平面傾角，尤其是該傾角的度量是通過巧妙設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)動(dòng)軸套通過主尺盤架與主尺盤相連，以及左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸與副(游標(biāo))尺相連，然后通過主、副(游標(biāo))尺配合讀數(shù)，從而準(zhǔn)確地測量出左右軌道平面所轉(zhuǎn)過角度(即傾角變化量)；

6、綜上所述，該實(shí)驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，無需測量相關(guān)參數(shù)的直線距離，而是均直接讀出角度就能夠驗(yàn)證錐體上滾實(shí)驗(yàn)條件，直觀性強(qiáng)，操作便捷，精度高，實(shí)驗(yàn)效果好。

附圖說明

圖1是底座結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖2是實(shí)驗(yàn)儀整體結(jié)構(gòu)右正視圖；

圖3是實(shí)驗(yàn)儀整體結(jié)構(gòu)左正視圖；

圖4是左右軌道平行時(shí)及始端與末端連接結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖5是左右軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸、上下調(diào)節(jié)螺旋及主副尺等沿軌道方向正視圖；

圖6是左右軌道對(duì)稱張開γ角度狀態(tài)俯視圖；

圖7是始端上下調(diào)節(jié)螺旋下移后左右軌道平面傾斜整體結(jié)構(gòu)右正視圖；

圖8是左右始端軌道共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸與游標(biāo)尺盤連接圖；

圖9是左右軌道始端豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸套與主尺盤連接圖；

圖10是主尺和游標(biāo)尺配合讀數(shù)刻度方位圖；

圖11是游標(biāo)尺的精度；

圖12是軌道末端支撐桿移動(dòng)位置刻度；

圖13是驗(yàn)證錐體上滾條件實(shí)驗(yàn)原理示意圖；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。下述實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。

如圖1所示，為底座結(jié)構(gòu)俯視圖。1、底座，1-1、調(diào)平水平泡，2、中心線，2-1、軌道平行時(shí)左軌道投影線，2-2、軌道平行時(shí)右軌道投影線，3、始端支桿腿腳，4、左右軌道末端支撐桿腳滑槽，4-1、支撐腿滑槽指示角度刻度線，5、軌道末端左支撐桿腳，5-0、軌道末端左支撐桿腳鎖緊螺絲，6、軌道末端右支撐桿腳，6-0、軌道末端右支撐桿腳鎖緊螺絲。

如圖2所示，為實(shí)驗(yàn)儀整體結(jié)構(gòu)右正視圖。1、底座，1-0、支撐腳，3-0、始端固定支撐腿，3-1、始端移動(dòng)支撐桿轉(zhuǎn)腳，3-3、始端移動(dòng)支撐桿，3-4、始端移動(dòng)支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋，5、右軌道末端支撐腿腳，5-0、右軌道支撐腿腳鎖緊螺絲，5-1、右軌道末端固定支撐腿，5-2、右軌道末端支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋，5-3、右軌道末端空心移動(dòng)支撐桿，5-4、右軌道方位螺旋支撐柱，5-5、右軌道方位螺旋支撐柱鎖緊螺絲，7、右軌道，7-0、右軌道始端水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)軸，7-1、右軌道始端，7-2、右軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸滑槽，7-3、右軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，9、左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸；9-1、游標(biāo)尺盤，9-10、左游標(biāo)尺，9-11、右游標(biāo)尺，10、轉(zhuǎn)動(dòng)軸套，10-1、主尺盤。

如圖3所示，為實(shí)驗(yàn)儀整體結(jié)果左正視圖。1、底座，1-0、支撐腳，3-0、始端固定支撐腿，3-1、始端移動(dòng)支撐桿轉(zhuǎn)腳，3-3、始端移動(dòng)支撐桿，3-4、始端移動(dòng)支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋，6、左軌道末端支撐腿腳，6-0、左軌道支撐腿腳鎖緊螺絲，6-1、左軌道末端固定支撐腿，6-2、左軌道末端支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋，6-3、左軌道末端移動(dòng)空心支撐桿，6-4、左軌道方位螺旋支撐柱，6-5、左軌道方位螺旋支撐柱鎖緊螺絲，8、左軌道，8-0、左軌道始端水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)軸，8-1、左軌道始端，8-2、左軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸滑槽，8-3、左軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，9、左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸；9-1、游標(biāo)尺盤，10、轉(zhuǎn)動(dòng)軸套，10-1、主尺盤。

如圖4所示，為左右軌道平行時(shí)及始端與末端連接結(jié)構(gòu)俯視圖。7-0、右軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸，7、右軌道，7-2、右軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸滑槽，7-3、右軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，8-0、左軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸，8、左軌道，8-2、左軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸滑槽，8-3、左軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，9、左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸，9-1、游標(biāo)尺盤，10、左右軌道始端豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸套，10-0、主尺盤架，10-1、主尺盤。

如圖5所示，為左右軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸、上下調(diào)節(jié)螺旋及主副尺等沿軌道方向正視圖。3-0、始端固定支撐腿，3-1、始端移動(dòng)支撐桿轉(zhuǎn)腳，3-3、始端移動(dòng)支撐桿，3-4、始端移動(dòng)支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋，7-0、右軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸，7-1、右軌道始端轉(zhuǎn)動(dòng)軸活動(dòng)空間，8-0、左軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸，8-1、左軌道始端轉(zhuǎn)動(dòng)軸活動(dòng)空間，9、左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸，9-1、游標(biāo)尺盤，10、左右軌道始端豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸套，10-0、主尺盤架，10-1、主尺盤。

如圖6所示，為左右軌道對(duì)稱張開γ角度狀態(tài)俯視圖。1、底座，1-1、調(diào)平水平泡，2、中心線，2-1、左軌道投影線，2-2、右軌道投影線，3、軌道始端支撐桿腳，4、軌道末端支撐桿腳移動(dòng)滑槽，4-1、支撐腿滑槽指示角度刻度線，5、軌道末端右支撐桿腳，6、軌道末端左支撐桿腳，7、右軌道，8、左軌道，9、左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸，9-1、游標(biāo)尺盤，10、左右軌道始端轉(zhuǎn)動(dòng)軸套，10-0、主尺盤架，10-1、主尺盤。

本實(shí)施例的新型三維可調(diào)式定量驗(yàn)證錐體上滾條件實(shí)驗(yàn)儀，在底座1下面設(shè)置三個(gè)支撐腿1-0，在底座上表面設(shè)置一調(diào)平水平泡1-1，在底座左端設(shè)置有始端固定支撐腿3-0，在始端固定支撐腿3-0上端螺套一始端移動(dòng)支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋3-4，在始端移動(dòng)支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋3-4上端支撐一始端移動(dòng)支撐桿轉(zhuǎn)腳3-1，始端移動(dòng)支撐桿轉(zhuǎn)腳3-1支撐著始端移動(dòng)支撐桿3-3，在始端移動(dòng)支撐桿3-3上端設(shè)置有左右軌道始端豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸套10，左右軌道始端豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸套10右端與主尺盤架10-0相連，主尺盤架10-0外圍設(shè)置有主尺盤10-1，在左右軌道始端豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸套10內(nèi)套設(shè)左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸9，左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸9可以在左右軌道始端豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸套10內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸9右端連接游標(biāo)尺盤9-1，在游標(biāo)尺盤9-1外圍邊緣相隔180°兩端分別固定有左游標(biāo)尺9-10和右游標(biāo)尺9-11，左游標(biāo)尺9-10和右游標(biāo)尺9-11與主尺盤架10-0上的主尺盤10-1的內(nèi)側(cè)在同一個(gè)平面內(nèi)相吻合，如圖2、5、7、10所示；右軌道7的右端設(shè)置有右支撐腿5-1，左軌道8的右端設(shè)置有左支撐腿8-2，右支撐腿腳5和左支撐腿腳6可分別在底座1關(guān)于中心線2為對(duì)稱沿滑道4向右左兩邊對(duì)稱滑動(dòng)，右軌道7和左軌道8對(duì)稱張開，即右軌道7可圍繞共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸9上的右軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸7-0水平轉(zhuǎn)動(dòng)，左軌道8可圍繞共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸9上的左軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸8-0水平轉(zhuǎn)動(dòng)，右轉(zhuǎn)動(dòng)軸7-0與左轉(zhuǎn)動(dòng)軸8-0關(guān)于左右軌道中心(即支撐腿3中心)為對(duì)稱，且右軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸7-0與左軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸8-0間距(或左右軌道平行時(shí))為2cm，如圖4、5、6所示；右支撐腿5和左支撐腿6分別設(shè)置在軌道末端支撐桿腳移動(dòng)滑槽4中，在軌道末端支撐桿腳移動(dòng)滑槽4的內(nèi)緣設(shè)置有用來度量左軌道7與右軌道8張開角度的支撐腿滑槽指示角度刻度線4-1，在右支撐腿5和左支撐腿6的支腿腳處分別設(shè)置有右支撐腿腳固定螺絲5-0和左支撐腿腳固定螺絲6-0，右支撐腿5-1和左支撐腿6-1上端分別設(shè)置有右支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋5-2和左支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋6-2，右支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋5-2和左支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋6-2分別用來調(diào)節(jié)右軌道末端移動(dòng)空心支撐桿5-3和左軌道末端移動(dòng)空心支撐桿6-3高度，在右軌道7末端移動(dòng)空心支撐桿5-3和左軌道8末端移動(dòng)空心支撐桿6-3上端分別設(shè)置有右軌道方位螺旋5-4和左軌道方位螺旋6-4，在右軌道方位螺旋5-4和左軌道方位螺旋6-4頂端分別設(shè)置有右軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸7-3和左軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸8-3，右軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸7-3和左軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸8-3可分別沿右軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸滑槽7-2和左軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸滑槽8-2滑動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，在右軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸7-3和左軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸8-3位置確定后，由右軌道7與左軌道8確定的平面可圍繞右軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸7-3和左軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸8-3組成的共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸9也會(huì)在左右軌道始端轉(zhuǎn)動(dòng)軸套10內(nèi)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸9就會(huì)帶動(dòng)游標(biāo)尺盤9-1轉(zhuǎn)動(dòng)，游標(biāo)尺盤9-1也就會(huì)攜帶其上的左游標(biāo)尺9-10和右游標(biāo)尺9-11同步轉(zhuǎn)動(dòng)，即左標(biāo)尺9-10與右游標(biāo)尺9-11相對(duì)主尺盤初始位置就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，該角度即為右軌道7和左軌道8所確定平面轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，即左軌道8與右軌道7所確定平面傾角的變化量。如圖2、7所示。

度量精度

1、底座相關(guān)標(biāo)尺的刻度精度

如圖1所示，底座結(jié)構(gòu)俯視圖中，中心線為沿底座縱向標(biāo)尺刻度為每一格1cm，每1cm又被分成10格，每格代表1mm；支撐腿滑槽指示角度刻度線的指示角度刻度精度為0.5°(30′)，如圖12所示；

2、游標(biāo)尺精度

游標(biāo)尺上的30格與主尺上的29格對(duì)應(yīng)，將0.5°(30′)分配到游標(biāo)尺上的30格中，游標(biāo)尺上的1格為1′，即游標(biāo)尺的精度為1′，如圖11所示。

實(shí)驗(yàn)儀器調(diào)節(jié)方法

1、調(diào)平底座。調(diào)節(jié)三個(gè)支撐腿1-0高度，使之底座1上調(diào)平水平泡1-1的水泡處于圓圈中央位置，則底座1調(diào)節(jié)水平；

2、調(diào)節(jié)兩軌道處于同一水平面上。左右軌道始端移動(dòng)支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋3-4至適當(dāng)高度，將右軌道7的右支撐腿腳5與左軌道8的左支撐腿6關(guān)于中央線2為對(duì)稱靠攏，此時(shí)，右軌道7與左軌道8應(yīng)該處于平行狀態(tài)，如圖4所示；將水平尺傾斜放于右軌道7與左軌道8上表面，調(diào)節(jié)軌道末端右支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋5-2和左支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋6-2，讓水平尺水泡處于圓圈中央位置，此時(shí)，右軌道7與左軌道8已調(diào)至同一水平面上；如圖2、3、4所示；

3、依據(jù)老師所給雙圓錐體底面直徑和高，以及錐體最終所滾位置推算其它參量；

4、依據(jù)所推算相關(guān)參量，調(diào)節(jié)右軌道7的支撐腿腳5和左軌道8的支撐腿腳6沿右左軌道末端支撐腿腳圓弧滑槽4滑動(dòng)所推算參數(shù)(角度)，此過程，右軌道7圍繞右軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸7-0轉(zhuǎn)動(dòng)，左軌道8圍繞左軌道始端水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸8-0轉(zhuǎn)動(dòng)，再次將水平尺放置在右軌道7與左軌道8上表面，分別調(diào)節(jié)軌道末端右軌道末端支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋5-2與左軌道末端支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋6-2，以確保右軌道7與左軌道8處于同一水平面內(nèi)。如圖6所示；

5、調(diào)節(jié)右軌道方位螺旋支撐柱5-4與左軌道方位螺旋支撐柱6-4，使之右軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸7-3與左軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸8-3分別與右軌道7和左軌道8夾角平分線垂直，分別鎖定右軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸7-3與左軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸8-3對(duì)應(yīng)的右軌道末端方位螺旋支撐柱5-4與左軌道末端方位螺旋支撐柱6-4的右鎖緊螺絲5-5和左緊螺絲6-5；

6、根據(jù)所推算參數(shù)，將左右始端移動(dòng)支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋3-4向下轉(zhuǎn)動(dòng)，套在始端移動(dòng)支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋3-4上端的始端移動(dòng)支撐桿轉(zhuǎn)腳3-1隨之下移，與始端移動(dòng)支撐桿轉(zhuǎn)腳3-1相連的始端移動(dòng)支撐桿3-3下移，此過程，右軌道7與左軌道8所確定的平面將圍繞右軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸7-3與左軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸8-3轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，同時(shí)，左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸9會(huì)在轉(zhuǎn)動(dòng)軸套10內(nèi)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸9帶動(dòng)副(游標(biāo))尺盤9-1轉(zhuǎn)動(dòng)，游標(biāo)尺盤9-1帶動(dòng)其上的左游標(biāo)尺9-10和右游標(biāo)尺9-11轉(zhuǎn)動(dòng)，左游標(biāo)尺9-10與右游標(biāo)尺9-11所轉(zhuǎn)角度的平均值，應(yīng)該與右軌道7和左軌道8所確定平面轉(zhuǎn)過的角度相同；

7、各個(gè)相關(guān)環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)好后，鎖緊所有轉(zhuǎn)動(dòng)處的固定螺絲；

8、將雙錐體放至軌道始端(低端)處進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如圖7、13所示；

9、根據(jù)雙圓錐體放在錐體軌道上滾與不滾來調(diào)節(jié)左右軌道始端移動(dòng)支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋3-4，以改變始端移動(dòng)支撐桿3-3高低，如此反復(fù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至雙圓錐體剛好滾動(dòng)為止，以此來驗(yàn)證錐體上滾實(shí)驗(yàn)條件是否正確。同時(shí)，以實(shí)驗(yàn)值與理論值進(jìn)行比較，來計(jì)算百分誤差，依次來判斷實(shí)驗(yàn)誤差大小。

驗(yàn)證錐體上滾條件實(shí)驗(yàn)原理

1、計(jì)算雙圓錐體頂角半角正切值

取實(shí)驗(yàn)所用雙圓錐體的其中一個(gè)，采用游標(biāo)卡尺測量雙圓錐體直徑mi(mm)、高ni(mm)，則雙圓錐體頂角一半的正切為

2、測量在實(shí)驗(yàn)用雙圓錐體左右軌道夾角的方法

根據(jù)所選雙圓錐體高度ni(mm)，采用游標(biāo)卡尺測量確定左右軌道末端固定支撐腿關(guān)于中心線為對(duì)稱轉(zhuǎn)至相應(yīng)位置的支撐腿中心間距si(mm)，以及始端固定支撐腿中心到左右軌道末端固定支撐腿中心連線的垂直距離li(mm)，則左右軌道對(duì)稱移動(dòng)后之間夾角γi一半的正切為

3、推算左右軌道所確定平面轉(zhuǎn)過角度(即傾角改變量)的理論值

依據(jù)錐體上滾條件

其中，βi表示雙圓錐體頂角，γi表示真對(duì)某一個(gè)雙圓錐體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的左右軌道末端固定支撐腿轉(zhuǎn)至相應(yīng)位置時(shí)左右軌道間的夾角，αi表示雙圓錐體實(shí)現(xiàn)上滾時(shí)左右軌道所確定平面轉(zhuǎn)過角度(即傾角改變量)；

讓

則tanαi＜fi，得

4、確定左右軌道平面所轉(zhuǎn)動(dòng)角度(即傾角改變量)的實(shí)驗(yàn)值

在左右軌道關(guān)于中心線為對(duì)稱、平行且上表面調(diào)水平前提條件下。關(guān)于底座中心線為對(duì)稱轉(zhuǎn)動(dòng)左右軌道末端固定支撐腿在支撐腿滑道上滑動(dòng)，待左右軌道末端固定支撐腿中心間距為si(mm)，鎖緊左右軌道固定支撐腿腳鎖緊螺絲，再次調(diào)平左右軌道在一個(gè)平面上，讀取游標(biāo)尺盤上的左右游標(biāo)尺0刻度線對(duì)應(yīng)的刻度分別為將始端移動(dòng)支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋向下轉(zhuǎn)動(dòng)，左右軌道始端下移，左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸就會(huì)在左右軌道始端豎直轉(zhuǎn)動(dòng)軸套內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)左右軌道始端共同轉(zhuǎn)動(dòng)軸也會(huì)帶動(dòng)游標(biāo)尺盤同步轉(zhuǎn)動(dòng)，待左右軌道平面轉(zhuǎn)過角度(左右軌道傾角改變量)約αi(理論值)時(shí)，將雙圓錐體放在左右軌道始端，然后上下微動(dòng)始端移動(dòng)支撐桿上下調(diào)節(jié)螺旋，待雙圓錐體剛好慢慢滾動(dòng)為止，再次讀取左右游標(biāo)尺0刻度線對(duì)應(yīng)的刻度分別為由此，可以計(jì)算出左右軌道所確定平面轉(zhuǎn)過的角度αi1(實(shí)驗(yàn)值)為

左右軌道平面角度改變量(即傾角變化量)的理論值與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較，采用百分誤差表示為

該百分誤差值大小決定該實(shí)驗(yàn)精度高底，百分誤差越小精度越高，反之，精度越低。

需要特別說明的是，為了演示雙圓錐體在左右軌道上長時(shí)間滾動(dòng)，需要延長軌道長度，可將擋錐物固定在軌道最末端，則左右軌道末端擋錐物間距應(yīng)該為雙錐體高度n，此時(shí)，可采用相似三角形將擋錐物所在軌道末端位置換算至左右軌道末端豎直方向移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上方處，這樣就可以確定左右軌道末端支撐腿腳中心之間的間距，從而確定左右軌道末端支撐腿中心線間距si(mm)。